大面阵红外探测器冷平台仿真设计与试验

黄 燕，陆永达，张 铠，朱魁章

（中国电子科技集团公司第十六研究所 低温技术安徽省重点实验室，合肥 230088）

0 引言

高分辨率红外成像系统在机载光电雷达、红外搜索与跟踪、全天候侦察监控等领域的需求越来越迫切。HgCdTe红外焦平面探测器仍然在红外探测领域占据主导地位，并向大面阵化、双色甚至多色化、高工作温度、低功耗和低成本方向发展[1]。拼接技术的出现使得HgCdTe红外焦平面探测器在大面阵化方面取得了长足的进步[2]。英国SELEX公司[3]通过拼接技术形成了16M规格的超级阵列，大幅拓展了探测器的探测范围和精度。为了满足用户对采用拼接技术制备低温HgCdTe红外焦平面探测器的需求，中电16所在原有分置式制冷机的基础上研制了一款大冷量、长寿命的低温制冷机。由于制冷机的冷头较小，无法直接支撑和冷却拼接后的探测器，必须通过大尺寸集成冷板设计和斯特林制冷机与长线列红外探测器耦合集成等[4-5]，才能实现低温HgCdTe红外焦平面探测器的应用[6]。本文采用设计仿真与试验验证相结合的方式，模拟及测试冷板结构及热力学性能，期望有效地解决大尺寸HgCdTe红外焦平面探测器的支撑问题[7]。

1 大尺寸冷平台设计

大面阵红外冷平台由冷板、辅助支撑柱、柔性冷链等组成，尺寸为136 mm×70 mm，红外探测器及其附件的总质量为700 g，模拟冷板的质量应不小于700 g。根据红外探测器的工作要求：模拟冷板须提供制冷量≥4.5 W@80 K（环境温度296 K±5 K），冷板温度均匀性要求≤1 K，冷板热应力变形要求≤1 mm，冷平台必须满足力学环境试验要求。……